Кулон заңы: электрлік күш

Кулон заңының тұжырымдамасы

• Кулон заңы - электрлік зарядтардың бір-біріне әсерін сипаттайтын заң
• Француз физигі Шарль Кулон 1785 жылы тәжірибелер арқылы анықтады
• Екі нүктелік заряд арасындағы күш зарядтар көбейтіндісіне пропорционал
• Зарядтар арасындағы күш олардың арақашықтығының квадратына кері пропорционал

Кулон заңының математикалық көрінісі

• Кулон күші зарядтар арасындағы электрлік әсерді анықтайды
• Математикалық өрнегі: F = k |q1 q2| / r²
• F – зарядтар арасындағы электрлік күш, өлшем бірлігі Ньютон (N)
• k – Кулон тұрақтысы, вакуумде k = 9 × 10^9 N·m²/C²
• q1, q2 – зарядтар, өлшем бірлігі Кулон (C)
• r – зарядтар арасындағы арақашықтық, өлшем бірлігі метр (m)
• Формула нүктелік зарядтар арасындағы күшті есептеуге арналған

Кулон заңының ерекшеліктері

• Күш бағыты бірдей таңбалы зарядтар бір-бірін тебеді
• Күш бағыты қарама-қарсы таңбалы зарядтар бір-біріне тартылады
• Зарядтар күшінің шамасы олардың арақашықтығына квадратикалық байланысты
• Арақашықтық екі есе азайса, күш төрт есе артады
• Кулон күші қашықтыққа тәуелді
• Қашықтық екі есе ұлғайса, күш төрт есе азаяды

Кулон заңының векторлық формасы

• Кулон заңы векторлық шама болып қарастырылады
• Күштің бағыты зарядтардың орналасқан жеріне және таңбасына байланысты
• Векторлық формула: F = k (q1 q2) / r² e_r
• F - күш векторы (Ньютон)
• e_r - зарядтар арасындағы бағытталған бірлік вектор
• Кулон күшінің бағыты зарядтардың арасында орын ауыстыратын бағытта

Орта әсері (диэлектрлік орта)

• Зарядтар диэлектрлік ортада орналасса, Кулон күшінің мәні өзгереді
• Диэлектрлік ортадағы электрлік күш: F = k / ε (|q1 q2|) / r²
• ε - салыстырмалы диэлектрлік өтімділік
• Мысалы, суда ε ≈ 80, ауада ε = 1

Кулон заңын қолдану мысалдары

• Мысал 1: q1 = 3 × 10⁻⁶ C және q2 = -2 × 10⁻⁶ C, арақашықтық 0.1 м болғанда, күшті анықтау
• Шешімі: F = k (|q1 q2|) / r² = (9 × 10⁹) × (3 × 10⁻⁶) (2 × 10⁻⁶) / (0.1)² = 5.4 Н, күш зарядтарды тартады
• Мысал 2: Екі оң заряд арасындағы күш, әрқайсысының заряды 5 μC, арақашықтық 2 м болғанда
• Шешімі: F = k (q1 q2) / r² = (9 × 10⁹) × (5 × 10⁻⁶) (5 × 10⁻⁶) / (2)² = 0.05625 Н, күш зарядтарды алыстатады